1、03 信息安全信息安全李李 艇艇 计算机网络计算机网络 社会上存在的邮政系统社会上存在的邮政系统通信者活动邮局服务业务邮局转送业务发信者收信者运输部门的邮件运输业务书写信件贴邮票送邮箱收集信件盖邮戳信件分拣信件打包送运输部门路由选择运输转送邮局接收邮包分发邮件邮件拆包信件投递信件分拣阅读信件通信者活动邮局服务业务邮局转送业务N层层N+1层层N-1层层N+1层服务接口 调用 服务 调用 服务 接口N层服务接口 接口 调用 服务 调用 服务N+1层层N层层N-1层层层次划分原则层次划分原则 OSI参考模型的结构参考模型的结构 应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数据链路层物 理 层传
2、输介质传输介质传输介质主机主机CCPCCP网 络 层数据链路层物 理 层应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数据链路层物 理 层主机主机CCPCCP网 络 层数据链路层物 理 层3.2.4 OSI环境中的数据传输过程环境中的数据传输过程数据链路层物 理 层应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层 数据链路层物 理 层应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数据链路层物 理 层传输介质传输介质传输介质CCPCCP网 络 层应用进程AOSI环境OSI环境应用进程B主机A主机A主机B主机BA A数据链路层物 理 层CCPCCP网 络 层A AOSI环境中的数据流环境
3、中的数据流 应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层 数据链路层物 理 层应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数据链路层物 理 层应用进程A应用进程B比特序列帧分组报文数据单元数据单元数据数据传输介质主机A主机A主机B主机B DNSNFS，HTTPTELNETFTPSMTPTFTPSNMP OthersTCPUDP IP ICMP ARP RARPEthernetTokenRingothersTCP/IP和和OSI模型的对应关系模型的对应关系网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层物理层物理层应用层应用层1234567数据链路层数据链路层网络接口层网络接口层网际
4、层网际层传输层传输层应用层应用层Ethernet（以太（以太网）网）、Toking Ring(令牌环令牌环)等等IP、ICMP、ARP、RARPTCP、UDPFTP、Telnet、HTTP、SMTP、OSI模型模型TCP/IPOSITCP/IP子协议子协议IP协议与IP地址IP协议IPIP协议协议EthernetEthernetToken RingToken RingothersothersRouter网络1网络2网络3网络4虚拟网虚拟网HOSTHOSTHOST见图见图注直接直接HOST-RouterHOST-Router和和Router-RouterRouter-Router之间的物理传输，
5、还是要之间的物理传输，还是要靠靠直接路直接路由由来完成。来完成。数据报在一个物理网络内部的传输路径由直接数据报在一个物理网络内部的传输路径由直接Routing Routing 提提供，一旦需要跨越不同的物理网络时，先通过间接供，一旦需要跨越不同的物理网络时，先通过间接Routing Routing 选择，找到目的主机的物理网络，再通过直接选择，找到目的主机的物理网络，再通过直接Routing Routing 最终最终到达目的端。（到达目的端。（见图见图）IPIP数据报是封装在物理网络帧当中通过物理介质传输的。数据报是封装在物理网络帧当中通过物理介质传输的。物理网络对帧进行路由，它感觉不到物理网
6、络对帧进行路由，它感觉不到IPIP数据报的存在。数据报的存在。b Routing Routing 表表IPIP数据报采用表驱动方式，数据报采用表驱动方式，InternetInternet网上各主机和网上各主机和Router Router 都有一个都有一个 Routing Routing 表，用于指出目的节点应采用哪条路径。表，用于指出目的节点应采用哪条路径。每个每个Routing Routing 表可分：表可分：目的地址目的地址目的路径目的路径注：注：1.1.目的路径并非是一串目的路径并非是一串Router Router 组成的路径，而是指路径组成的路径，而是指路径 中的下一个中的下一个Rou
7、terRouter。2.HOST2.HOST需要需要Routing Routing 表的目的是为了在实现最短路径表的目的是为了在实现最短路径 原则时便于在不同初始路由器是作出选择。（原则时便于在不同初始路由器是作出选择。（见图见图）3.IP Routing3.IP Routing表中的目的地址不是主机地址而是网络地址。表中的目的地址不是主机地址而是网络地址。对于间接路由的对于间接路由的IPIP层来说，不存在主机的概念，层来说，不存在主机的概念，IPIP层负责将层负责将数据报数据报-目的主机的相邻的目的主机的相邻的Router-Router-直接路由直接路由-目的主机。目的主机。从某信号源到另一
8、个网络上的各主机的路径应当是相同的。从某信号源到另一个网络上的各主机的路径应当是相同的。所以路由表中的网络地址代表网络中各主机的地址，以减少路所以路由表中的网络地址代表网络中各主机的地址，以减少路由表的规模。由表的规模。C.C.网际控制报文协议网际控制报文协议ICMPICMP由于由于IPIP协议不检查错和相应的控制。为此设协议不检查错和相应的控制。为此设计了计了ICMPICMP。ICMPICMP有三种类型报文：差错报文有三种类型报文：差错报文 控制报文控制报文 请求请求/应答报文应答报文若某路由器发现有错误若某路由器发现有错误-立即向信源主机发送立即向信源主机发送ICMPICMP报文报文-信源
9、主机纠正错误。信源主机纠正错误。IP RoutingIP Routing加上加上FrameFrame头头去掉去掉FrameFrame头头直接直接RoutingRouting选择选择RoutingRouting对象的转换对象的转换IPIP数据报进数据报进入物理网络入物理网络IPIP数据报进数据报进入虚拟网络入虚拟网络IPIP数据报数据报IP地址IP地址地址IP网络：网络：192.168.0.0节点节点A：100.11921681001网络地址网络地址节点地址节点地址IP地址：地址：IP地址：地址：四个字节组成，如四个字节组成，如192.168.100.1 由网络号和节点号组成由网络号和节点号组成
10、 首字节决定网络类型首字节决定网络类型R IP地址分类与子网掩码IP地址的类别与规模0 0 网络标识网络标识主机标识主机标识123123 8 8 16 16 24 24 32 3210 10 网络标识网络标识主机标识主机标识110 110 网络标识网络标识 主机标识主机标识1110 1110 多点播送地址多点播送地址11110 11110 保留为将来使用保留为将来使用A AB BC CD DE E1.0.0.01.0.0.0至至127127.255.255.255.255.255.255128.0.0.0128.0.0.0至至191.255.255.255191.255.255.255192.
11、0.0.0192.0.0.0至至223.255.255.255223.255.255.255224.0.0.0224.0.0.0至至239.255.255.255239.255.255.255240.0.0.0240.0.0.0至至247.255.255.255247.255.255.255IPIP地址格式地址格式全全 0 0本机本机全全 0 0主机主机全全 1 1网络网络 全全 1 1127 127 任意值任意值本网中的主机本网中的主机本地网络广播本地网络广播(有限广播有限广播)对一远程网的广播对一远程网的广播定向广播地址定向广播地址本地回路测试本地回路测试特殊形式的特殊形式的IPIP地址地
12、址网络的私有地址网络的私有地址Class开始地址开始地址结束地址结束地址Class A10.0.0.010.255.255.255Class B172.16.0.0172.31.255.255Class C192.168.0.0192.168.255.255这些地址通常被这些地址通常被Internet路由器过滤掉，不会路由器过滤掉，不会与注册的地址产生冲突。尽管如此，如果你需与注册的地址产生冲突。尽管如此，如果你需要连接要连接Internet，必需使用注册的地址。，必需使用注册的地址。子网划分子网划分路由器路由器192.168.2.1192.168.3.1同一子网号的同一子网号的PC可以相互通
13、信可以相互通信192.168.2.4不同子网不同子网同一子网同一子网1同一子网同一子网2192.168.3.10主机主机1 1主机主机2 2主机主机3 3主机主机4 4网关网关1 1网关网关2 2 10 网络 子网 主机网络掩码形式网络掩码形式0网络部分网络部分主机部分主机部分A10110网络部分网络部分主机部分主机部分网络部分网络部分主机部分主机部分BC111111110000000000000000000000001111111111111111000000000000000011111111111111111111111100000000255.0.0.0255.255.0.0255.2
14、55.255.0缺省掩码缺省掩码子网子网1 1子网子网3 3子网子网2 2网关网关1 1网关网关2 2130.130.11.11130.130.11.11130.130.12.2130.130.12.2130.130.22.22130.130.22.22130.130.12.1130.130.12.1130.130.11.0130.130.11.0130.130.12.0130.130.12.0130.130.22.0130.130.22.0l例例:有一个有一个C类网络号类网络号192.214.11.0,需要把网络划分成三个子需要把网络划分成三个子网网,一个有一个有100台主机台主机,两个子网
15、各有两个子网各有50台主机台主机.如何划分如何划分?其子其子网地址为网地址为?l解解:理论上是将理论上是将192.214.11.0-192.214.11.255.256个个主机划分为三个子网主机划分为三个子网.若最后一个字节为若最后一个字节为(11000000),则划分则划分为为4 个子网个子网,每个子网有每个子网有64台主机台主机.掩码为掩码为255.255.255.192.若若(10000000)为为2个子网个子网,每个有每个有128台主机台主机.解决方案解决方案:先分成两个网先分成两个网,每个网每个网128台台(子网掩码子网掩码255.255.255.128)多重掩码多重掩码 进一步划分
16、成两个子网进一步划分成两个子网,每个每个64台（掩码为台（掩码为255.255.255.192)l子网地址为子网地址为:192.214.11.128 192.214.11.64 192.214.11.0l第二个子网的第二个主机的第二个子网的第二个主机的IP地址为地址为192.214.11.66.A AB BIP数据包的传输l在在InternetInternet中，我们称发送数据的主机为源主机，中，我们称发送数据的主机为源主机，接收数据的主机为目的主机，并分别把源主机和接收数据的主机为目的主机，并分别把源主机和目的主机的目的主机的IPIP地址称为源地址称为源IPIP地址和目的地址和目的IPIP地
17、址。地址。l如果源主机要发送数据给目的主机，则源主机必如果源主机要发送数据给目的主机，则源主机必须知道目的主机的须知道目的主机的IPIP地址，并将目的地址，并将目的IPIP地址放在地址放在要发送数据的前面一同发出。要发送数据的前面一同发出。InternetInternet中的路由中的路由器会根据该目的器会根据该目的IPIP地址确定路径，经过路由器的地址确定路径，经过路由器的多次转发最终将数据交给目的主机。多次转发最终将数据交给目的主机。见图见图。IP报文格式 0 4 78 15 16 31 包 头 版版本本头头长长度度 服服务务类类型型总总长长标标识识符符标标志志 段段位位移移生生存存时时间间
18、协协议议头头部部校校验验和和源源 IP 地地址址目目的的 IP 地地址址任任选选项项填填充充数数据据(变变长长)IP报文头IP报文头IP报文转发过程路由器转发过程路由器转发过程包头校验和包头校验和有效？有效？TTLTTL值减值减1 1TTL0TTL0查找到目的地的路由项查找到目的地的路由项N NN N找到路由了吗？找到路由了吗？N N路由器数据包转发过程路由器数据包转发过程TTL=0TTL=0表明该数据包表明该数据包在网中的生存时间在网中的生存时间到了应该丢弃到了应该丢弃查找下一站的查找下一站的MACMAC地址地址找到找到MACMAC地址？地址？发送发送ICMPICMP错误报文丢弃该数据包错误
19、报文丢弃该数据包发送发送ARPARP请求请求结束结束利用利用MACMAC地址封装地址封装IPIP数据包数据包接收接收ARPARP响应把响应把MACMAC地址放入地址放入ARPARP表中表中发送发送路由器数据包转发过程路由器数据包转发过程N N接开本TCP/IP网际层协议网际层协议ARP/RARP192.168.100.1你的你的MAC地址？地址？我的我的MAC地址：地址：00-50-fc-00-00-01我的我的IP地址：地址：192.168.100.200-50-fc-00-00-02你的你的IP地址？地址？ARP请求请求RARP请求请求RARP应答应答ARP应答应答ARP地址解析示意图地址
20、解析示意图(a)主机A把含有IB的ARP请求广播给所有计算机(b)主机B以含有地址对（IB，PB）的ARP回答作为应答YBXAYBXA发送方发送方IPIP地址地址 130.130.71.1130.130.71.1发送方以太网地址发送方以太网地址 08-00-39-00-208-00-39-00-2F-C3F-C3目标目标IPIP地址地址 130.130.71.2130.130.71.2目标以太网地址目标以太网地址ARPARP请求分组请求分组发送方发送方IPIP地址地址 130.130.71.2130.130.71.2发送方以太网地址发送方以太网地址 08-00-28-0008-00-28-00
21、-38-A9-38-A9目标目标IPIP地址地址 130.130.71.1130.130.71.1目标以太网地址目标以太网地址 08-00-39-00-208-00-39-00-2F-C3F-C3ARPARP响应分组响应分组l802.1A-LAN体系结构体系结构,网络互连网络互连网络管理与性能测量网络管理与性能测量l 802.1B网际互连网际互连 网络管理及高层接口网络管理及高层接口ALPLSLTLNLDLLPHLLLCMACPHLl802.2定义了逻辑链路控制层功能与服务定义了逻辑链路控制层功能与服务.（LLC）l802.3定义了定义了CSMA/CD总线介质访问控制立法与物理总线介质访问控制
22、立法与物理层规范层规范.l802.3ae 10G以太网技术的开发（以太网技术的开发（3Com、Cisco 等）等）l802.4定义了令牌总线介质访问控制方法与物理层规范定义了令牌总线介质访问控制方法与物理层规范.l802.5定义了令牌环介质访问控制方法与物理层规范定义了令牌环介质访问控制方法与物理层规范.l802.6定义了城域网定义了城域网MAN介质访问控制方法与物理层规介质访问控制方法与物理层规范范.l802.7定义了宽带技术定义了宽带技术l802.8定义了光纤技术定义了光纤技术(FDDI)l802.9定义了语音与数据综合定义了语音与数据综合LAN技术技术l802.10定义了可互操作的定义了
23、可互操作的LAN安全性规范安全性规范.l802.11定义了无线定义了无线LAN技术技术.l802.12 优先级技术优先级技术l802.13 100BASE-Tl802.14 Cable-TV,100BASE-X 802.10 安全性规范安全性规范 802.1体系结构与网络互连体系结构与网络互连802.2 LLC802.3CSMA/CDMACPHL802.4T okenbusMACPHL802.5T okenRingMACPHL802.6MANMACPHL802.9 语音语音与数据与数据综合综合LA N802.11 无线无线LA N2.2.物理接口的四个特性物理接口的四个特性3.常用的物理接口标
24、准常用的物理接口标准lEIA-232-Da.物理特性物理特性:DB-25针连接器针连接器b.电气特性电气特性 采用负逻辑采用负逻辑 0 +5-+15V 1 -5-15VDTE与与DCE之间电缆长度之间电缆长度=15,Smax=20Kbpsc.功能特性：定义了功能特性：定义了25针中的针中的20条，常用的条，常用的9条。条。线号线号 功能功能 DTE DCE 2 发送数据发送数据 TxD 3 接收数据接收数据 RxD4 请求发送请求发送 RTS5 允许发送允许发送 CTS 6 数据设备准备好数据设备准备好DSR 7 信号地信号地 SG 8 载波检测载波检测 DCD20 数据终端准备好数据终端准备
25、好DTR 22 振铃指示振铃指示 RI 物理层物理层lEIA-232-DEIA-232-Dd.d.规程特性规程特性规定了规定了DTEDTE与与DCEDCE之间控制信号与数据信号的发送时序应答关之间控制信号与数据信号的发送时序应答关系与操作过程系与操作过程.HOST ADTR 20DSR 6RTS 4CTS 5TxD 2RxD 3DTR 20DSR 6DCD 8RxD 3RTS 4CTS 5TxD 2HOST BModem AModem BlRS-449RS-449接口标准接口标准由于由于EIA-232-DEIA-232-D中中DTEDTE与与DCEDCE之间电缆长度和速之间电缆长度和速度受到限
26、制度受到限制.RS-449RS-4493737针连接器针连接器RS-423-ARS-423-A长度为长度为1010m mS=300kbpsS=300kbpsRS-422-ARS-422-A长度为长度为1010m mS=10MbpsS=10Mbps长度为长度为10001000m mS=100KbpsS=100KbpslX.21X.21建议书建议书EIA-232-DEIA-232-D和和RS-449RS-449是为模拟信息上传输数据是为模拟信息上传输数据而制定的物理接口标准。而制定的物理接口标准。19761976年通过数字信道年通过数字信道的物理接口标准为的物理接口标准为X.21.15X.21.1
27、5针针,长距离，长距离，S=600-48000bpsS=600-48000bpsPSSCRRPSRCCCCCRR2.正常响应，异步响应与异步平衡方式正常响应，异步响应与异步平衡方式 非平衡结构非平衡结构 F A C I FCS F标志字段标志字段帧校验字段帧校验字段信息信息控制控制地址地址lF F：起始定界符；帧同步。：起始定界符；帧同步。l地址字段：全地址字段：全11为广播地址为广播地址l控制字段：表示帧类型；帧编号；命令和控制控制字段：表示帧类型；帧编号；命令和控制 信息。信息。l信息字段：执行位插入法；字段长度信息字段：执行位插入法；字段长度=256=256字字 节。节。l帧校验字段：帧
28、校验字段：CRCCRC校验校验 K=16K=16；校验范围为校验范围为 A A、C C、I I、字段。、字段。l信息帧信息帧 I I；监控帧；监控帧 S S；无编号帧；无编号帧 U U F A C I FCS F(1)(1)Information frameInformation framelN(S):N(S):发送帧序号发送帧序号lN(R):N(R):接收帧序号接收帧序号lP/F:P/F:探询探询/终止位终止位(2)(2)Supervisory frameSupervisory framel监控帧不带有数据信息，只有监控帧不带有数据信息，只有4848bit.bit.l若若A+C+FCS32A
29、+C+FCS32位，为无效帧。位，为无效帧。l两帧之间可有停顿，其期间由两帧之间可有停顿，其期间由F F填充。填充。l监控帧可以用于协调通信双方状态，并能实现监控帧可以用于协调通信双方状态，并能实现差错控制与流量控制的作用。差错控制与流量控制的作用。(3)(3)Unnumbered frameUnnumbered framel作用作用:数据链路控制，在需要时发出而不影响信息数据链路控制，在需要时发出而不影响信息帧的交换顺序。帧的交换顺序。l类型：典型的有类型：典型的有 SNRM-SNRM-置正常响应模式置正常响应模式 SARM-SARM-置异步响应模式置异步响应模式UP-UP-无编号探询无编号
30、探询 UA-UA-无编号确认无编号确认 DISC-DISC-断开连接断开连接(4)(4)例：主站例：主站A A与从站与从站B B的正常响应模式下链路的通的正常响应模式下链路的通信过程。信过程。小结小结l网络体系结构与网络协议是网络技术中两个最基本的网络体系结构与网络协议是网络技术中两个最基本的概念；概念；l为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议；络协议；l网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构；络体系结构；lOSI参考模型定义了开放系统的层次结构、层次之间参考模型定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层可能包括的服务，对推动网络协议的相互关系及各层可能包括的服务，对推动网络协议标准化的研究起到重要的作用；标准化的研究起到重要的作用；lTCP/IP参考模型与协议利用正确的策略，抓住了有利参考模型与协议利用正确的策略，抓住了有利的时机，伴随着的时机，伴随着Internet的发展而成为目前公认的工业的发展而成为目前公认的工业标准。标准。l习题：3-2/6
